А.В. Ревенков - Учебник - Теория и практика решения технических задач (1249576), страница 27
Текст из файла (страница 27)
д. В процессах контроля можно выделить две задачи: обнаружения веществ, полей и измерения параметров, характеризующих свойства веществ и полей. В задачах измерения важнейшим показателем является точность измеряемой величины. В задачах обнаружения веществ и полей существенным фактором является чувствительность, которая характеризуется минимальным значением параметра, регистрируемого в процессе контроля. В зависимости от способа регистрации результатов измерений различают два вида средств измерений: а измерительные приборы — предназначены для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем; измерительные преобразователи — предназначены для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.
Измерительным преобразователям, в отличие от измерительных приборов„часто необходима энергия для осуществления преобразования информации. Поэтому, если требуется обеспечить преобразование сигнала, то в вепольной модели обязательно будет присутствовать поле-источник энергии. Измерительные приборы могут функционировать с использованием энергетического поля или без него. При построении вепольных моделей задач контроля примем следующие обозначения.
Если полевая характеристика регистрируется измерительным прибором и непосредственно наблюдается, то обозначим ее П„„„. 122 Раздел 2. Приемы и методы решения технических задач Если полевая характеристика преобразуется измерительным преобразователем, например, в напряжение, силу электрического тока, то ее можно обозначить Ф„, как фазовую переменную. В соответствии с приведенным определением поля, расположение дефектов в конструкции является полевой характеристикой. В процессах контроля часто регистрируются обе характеристики (П„и Ф„). Например, при испытаниях на герметичность крупногабаритных конструкций масс-спектрометрическим методом определяют место течи — Паь и величину течи — Ф„(ее считывают с измерительного прибора, но по сути она является фазовой переменной и показывает массовый расход газа в единицу времени). Поскольку свойства веществ проявляются при взаимодействии с другими веществами или физическими полями, то для измерения величин, характеризующих свойства веществ, нужно организовать это взаимодействие.
Физические поля несут в себе определенную энергию, поэтому для их обнаружения и измерения может оказаться достаточным использовать вещество, которое проявляет некоторое свое свойство и тем самым позволяет обнаружить или измерить это поле, например, магнитное, гравитационное и т. д. Для измерения полей, которые не несут в себе энергию, часто требуется подводить энергию к исследуемому объекту, например, измерение толщины покрытия емкостным методом.
Иногда можно обойтись и без подведения энергии, например, определение наличия вещества в объекте с помощью другого вещества — индикатора, определение толщины покрытия по скорости его растворения каплей реагента (кислоты,щелочи). Подводимая энергия в вепольной модели отражается введением энергетического поля (П,). При вепольном моделировании следует учитывать еще одно обстоятельство. По способу определения значения измеряемой величины измерительные приборы подразделяются на две группы: приборы прямого действия (индикатор часового типа, пружинные весы) и приборы сравнения (рычажные весь1, концевые меры, предельные калибры). При разработке прибора прямого действия в вепольную модель задачи нужно ввести вещество или поле, которые будут регистрировать измеряемую величину. Приборы сравнения часто могут быть реализованы в виде двух компонентов: эталона и сравнивающего устройства, например, рычажные весы.
Поэтому в вепольной модели задачи их можно обозначать в виде двух веществ: вещество, которое непосредственно взаимодействует с объектом, и вещество, с которым сравнивается объект. С учетом изложенного, вепольные модели задач измерения и обнаружения будут иметь вид, представленный в табл. 6.4 и 6.5. 6. Поиск ресурсов прн решении технических задач Таблица бгй Вепольные модели задач на обнаружение и измерение параметров полей Прием решения задачи Всподьная схема 1 Пример Контроль температуры;  — термометр, би- ~ металлическая эшастина для измерения тем- ~ ,пературы;манометр для измерения давле- ния; П, — наблюдаемое значение Ввеление вещества-преоб разователя (для измери- тельного прибора) П,— В Пвнд Г Введение поля и вещества, Пз Контроль герметичности: Пт — ультрафио) которое хорошо с ним ! " !летовое излучение;  — люминофор; П, взаимодействует наблюдение мест утечки П вЂ”  — П Введение поля, взаимодей- ' ствующего с нзлгеряемым полем, и аешества-преобра- зователя Ралиографический метод контроля сварных соединений; П! — расположение дефектов, , τ— рентгеновское излучение;  — рентге' новская пленка; Пд, — расположение лефектов на пленке Пам —  — П, Г Измерение температуры: В, — терморезистор; Пэ — электрическая энергия; Ф, — на- ' пряжение (показания мнливольтметра) П, П! В Фд Пд Контроль герметичности масс-спектромет" ! " 'Рическим методом; Пд — поле давлений; П; В,— В,  — гелиево-воздушная смесь; В,— ! масс-спектрометр; Ф, — величина утечки.
Ф, 1) , Магнитопорошковый метод контроля качества материалов: Пн — магнитное поле; П, — В, В! — ферромагнитный порошок; П, „— ; распределение порошка на поверхности П, Табднцс б.5. Измерение параметров, характеризующих свойства веществ Прием решения задачи , Вепольндя схема Пример (, Введение поля, которое про- Пэ ~ являет свойство вещества ~ э' э В Фп Г-в Пс Фд ( Измерение другого свойства, Сэ Сн Пмя ~ Все методы косвенного измерения.
вещества (С„), изменение шш Например, контроль загрязнения воды п котоРого олнозначно свята- С С С, ее электрическому сопротивлению в в~ д но с исслелуемым (С,) ведение вещества — изме- тельного преобразователя (В„д) и энергетического поля для работы измерительного преобразователя , ,Введение поля и вещест- )ва-посредника, которое хо- 1 : рошо с ним взаимолейству ; ет и вещества измеритель- ~,,ного преобразователя Измерение свойства инстру- ,!мента(Ск).
изменение кото- ~! Рого однозначно связано с ,! исследуемым свойством, ' введением вещества и энер- ~'гетического поля для работы ' ~!измерительного преобразова-! толя Измерение электрического сопротивления;; П, — электрическое поле; С, — свойства вещества;  — измерительный прибор, Ԅ— напряхгение электрического тока Инлуктивный преобразователь для измере- ' ния размеров детали. Измеряется не раз- мер леткти С„, а положение сердечни- ка П„Пэ — электрическое поле; „— ка- тушка нндуктивности; Ԅ— напршкение электрического тока Раздел 2.
Приемы и методы решения технических задач 124 Таким образом, для задач измерения и обнаружения, вепольный анализ предлагает использование некоторых обобщенных приемов для активизации мышления, которые помогают рациональным образом выйти на хорошее решение задачи. Ход рассуждений можно построить следующим образом: 1) какую выходную характеристику нужно получить (Пвых или Ф„)? Нужен ли измерительный прибор или измерительный преобразователь? 2) измерение должно быть прямым нли косвенным? 3) какие вещества и (или) поля лучше всего использовать? Как организовать связи между ними? Какие ФТЭ можно использовать? 4) какие другие свойства вещества или поля (связанные с интересующим) легче обнаружить или измерить.
Вопросы для самопроверки 1. Какие возможности предоставляет использование понятий <вещества» и клопе» как категорий мышления при решении задач? 2. Опишите сущность понятий физического и абстрактного полей. 3. Перечислите ресурсы, позволяющие изменять системные свойства ТО. 4. Какие приемы решения задач ориентированы на использование ресурсов пространства? 5. Каковы возможности использования ресурса времени? б. В чем заключается использование оператора РВС? 7.
что такое вепольная схема? В чем заключается ее эвристическая ценность? В. Составьте схему рассуждения при поиске вещественно-полевых ресурсов. 9. Составьте схему рассуждения при решении задачи измерения. 7. ПРИНЦИПЫ СТРОЕНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ эволюции 3. Динамизации 4. Перехода с макроуровня на микроуровень 5. Свертывания — развертывания 1. Соответствия функции н структуры 2. Энергетической проводимости 3. Согласования -рассогласования Приемы решения Рас. тл. Структура раздела В этом разделе рассматриваются категории мышления и модели, которые помогают решать технические задачи с учетом объективных тенденций в быстро меняющемся мире техники. Принципы строения, закономерности развития ТС и системный подход являются теоретической основой приемов поиска решений (рис. 7.1). Они часто помогают целенаправленно выйти на сильные технические решения.
На основе анализа истории возникновения и развития техники были выявлены основополагающие принципы, характеризующие строение и функционирование ТО, тенденции их развития. Этой теме посвящено большое количество публикаций 17, 47, 49, 70, 71, 89, 90, 116] и др. В результате исследований и обобщений авторы публикаций сформулирова- 126 Раздел 2. Приемы и методы решения технических задач ли ряд законов, позволяющих научно обоснованно подходить к решению проблем при создании техники (см. приложение П11). Альтшуллер на основе анализа описаний большого количества изобретений выявил общие закономерности строения и развития ТС, сформировал из них некоторую систему, которая получила обобщающее название «Законов развития технических систем» (ЗРТС) ~71.
Он стремился к тому, чтобы эти законы позволяли отвечать на ряд вопросов, возникающих при решении любой технической задачи. В каком направлении следует искать решение, как обоснованно выбрать ФПД и техническое решение ТО в соответствии с заданной функцией, в каком направлении должно происходить развитие ТО и каковы его дальнейшие перспективы, как повысить эффективность существующих технических объектов. Знание ЗРТС позволяет ответить на эти вопросы и выработать стратегии в процессе решения технической задачи. Альтшуллер исходил из того, что технический прогресс развивается по объективным законам, которые можно познать и использовать для получения сильных технических решений. Законы техники, как система знаний об искусственно созданных объектах, в отличие от других законов природы, должны предоставлять человеку методический подход, инструмент для поиска наилучших решений технических задач.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
